C级无溶剂有机硅浸渍漆产业化技术文件Word下载.docx
- 文档编号:19443271
- 上传时间:2023-01-06
- 格式:DOCX
- 页数:30
- 大小:163.25KB
C级无溶剂有机硅浸渍漆产业化技术文件Word下载.docx
《C级无溶剂有机硅浸渍漆产业化技术文件Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《C级无溶剂有机硅浸渍漆产业化技术文件Word下载.docx(30页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
主绝缘结构
槽满率%
电机功率(kw)
60年代
B
双面玻璃布补强粉云母带
41.7
630
70年代中期
F
聚酰亚胺薄膜与粉云母带混合结构
50.55
720
80年代末及90年代后期
H
聚酰亚胺薄膜
/
聚酰亚胺薄膜与粉云母带复合带
900
表1-2国内外牵引电机C级绝缘结构
国家
结构
法国
日本
中国
电枢线圈
导体绝缘
聚酰亚胺薄膜导线
双玻璃丝包导线
薄膜双玻璃丝导线
对地绝缘
单面补强少胶粉
云母带
聚酰亚胺薄膜与粉云母纸复合带,聚四氟乙烯钠化带
主极线圈
匝间绝缘
有机硅玻璃胚布
NHN复合箔
单面玻璃补强少胶粉云母带
单面玻璃布补强中胶粉云母带
双面玻璃布补强中胶粉云母带
附级线圈
半固化陶瓷纸
浸渍漆
硅酮树脂
耐热环氧树脂
耐热聚酯改性二苯醚树脂
持续功率
1000KW
800KW
在国内,为满足变频牵引电机绝缘系统高耐热性和高可靠性需求,公司从Isola公司引进了一套全新的C级有机硅绝缘系统,其主绝缘为Kapton-CR耐电晕聚酰亚胺薄膜与云母的复合带,采用未经催化的有机硅树脂作云母带胶粘剂,浸渍树脂为3551无溶剂有机硅树脂。
该绝缘系统已成功应用在出口哈萨克斯坦的KZ4A型交流传动机车牵引电机上。
从西门子引进的DJ4机车牵引电机,也采用了以德国Wacker公司的H62A/B双组份无溶剂有机硅树脂和有机硅玻璃云母复合带为主的C级绝缘体系。
通过南车集团的几次技术引进,我们认为C级无溶剂有机硅浸渍树脂将是重载机车交流变频牵引电机和高速动车变频牵引电机C级绝缘系统的首选方向。
有机硅树脂材料是一类以硅氧键为主链结构、以有机基团为侧基的高分子材料。
它具有卓越的热氧化稳定性和绝缘性能,它的使用温度可达到200℃~220℃,经过改性后耐热甚至可达到250℃~300℃。
同时它的分子结构接近于硅酸盐的结构,是一种半无机高分子,所以具有优良的绝缘性能,介电强度50MV/m,体积电阻率1013~1015Ω·
cm,介电常数3左右,介质损耗角正切值在10-3左右,完全达到了C级电机所需绝缘材料的要求。
除以上特点之外,C级无溶剂有机硅浸渍漆还具有如下四个方面的优点:
①具有阻燃性,这是其它有机绝缘材料所不具备的;
②具有防水防潮性,在浸水之后的绝缘性能基本保持不变,其在潮湿状况下的优异的绝缘性是任何有机树脂不可比拟的;
③具有比普通有机树脂材料更好的耐电晕性能;
④属于无公害绿色环保绝缘材料,所以C级无溶剂有机硅浸渍漆是一种很有发展前景的新型绝缘品种,研究开发这种新型C级绝缘材料具有极其重要的意义。
在“十二五”期间,铁道部将开发生产3500台六轴高速列车,也就是说需求12000台大功率交流变频牵引电机,绝缘系统将全部采用上述C级绝缘系统,预计每台电机将使用25kg复合云母带以及15kg以上无溶剂有机硅浸渍漆,此外还在高速列车的辅助变压器上使用此类C级绝缘系统。
高速列车的发展需求市场前景非常广阔,但截至到目前,此种绝缘系统使用的绝缘材料未能自给,依赖于进口,不仅价格高昂,如:
ISONLA公司的3551无溶剂有机硅浸渍漆700元/Kg;
Walker公司的H62A/B双组份无溶剂有机硅浸渍漆420元/Kg,而且其核心技术受制于国外公司。
为了改变这种被动局面,我们有必要自主开发该类产品,打破外国公司在这一领域对国内的垄断。
该绝缘系统的开发将为我国铁路牵引电机高速化、重载化发展提供条件,而且为绝缘行业以及相关行业如电机制造业与国际接轨打下坚实的基础。
所以我国目前的重点任务是开发电力机车、航空电机和其它特种电机用新型H-C级无污染绝缘漆,C级无溶剂有机硅浸渍漆是国内目前开发的重点。
在市场需求方面,我们从国内目前主要做牵引电机的公司来看,在未来2~3年内,主要集中在三家比较有名的电机厂中进行C级别以上绝缘材料的推广和使用。
列表如下:
表1-3国内牵引电机使用C级别无溶剂有机硅浸渍漆的需求量
单位需求量:
吨/年
2009年
2010年
2011年
2012年
株洲南车电机股份有限公司
60
80
96
120
永济北车电机股份公司
50
65
82
95
上海电机厂
20
30
45
云南赛格迈变压器有限公司
2
3
10
18
由于对国内C级别以上绝缘材料的使用会有一个比较长的试验和验证时期,我们在2007年和2008年上半年的推广与应用会有一些阻力,但是,随着国家对大功率牵引电机的引进、消化、吸收和再创新的力度的加大,我们的产品只要满足要求,就一定能够得到推广和使用。
一些发达国家早在80年代中期已大批量生产C级变频电机,耐热等级200~240℃。
而国内牵引电机到90年代初才完成H级绝缘结构的配套。
C级无溶剂有机硅浸渍漆的开发与产业化不仅可以提高牵引电机的制造水平,也将推动我国C级绝缘材料的开发及应用,缩小与国外的差距。
然而从目前市场了解的C级无溶剂有机硅浸渍漆的进展来看,虽然株洲南车电机股份有限公司生产的DJ4使用的大功率交流变频牵引电机与和西门子公司合作生产的200KM动车组的牵引电机都是使用的C级无溶剂有机硅浸渍漆及其结构,也明确提出了国产化的研究,但是由于属于高速铁路引进、消化吸收、再创新项目,在2007年株洲南车电机的配套电机的交车计划是到121台,包含前期已经提供的40台,总计是121×
6=721台大功率交流变频牵引电机,前期,株洲南车电机并没有计划在牵引电机上使用国产的无溶剂有机硅浸渍漆。
我们还必须经过铁道部装备部与南车集团公司和西门子公司的技术认可,才有可能在核心设备上得到应用。
否则,只能是在辅助设备,如变压器上得到应用,并不具备说服力。
目前我们申报的这种关键绝缘材料在大功率牵引电机上应用的国产化研究开发工作已经得到了南车集团公司2007年科技计划的支持,这为我们顺利完成该项目打下了坚实的基础。
1.4国内外研究现状
鉴于有机硅绝缘漆的几大特有的优点,世界各国都相继投入大量的人力和物力去开发这种新型材料。
起初以有溶剂的有机硅绝缘漆为主,美国道康宁公司的DC-997、DC-996,日本信越化学的KR-203、KR-253、KR-282被广泛应用。
进入20世纪60年代末国外就开始研发无溶剂C级无溶剂有机硅浸渍漆,并在电机和其他电器装置制造业中获得了广泛应用。
已经形成规模化生产的有:
欧洲发展了高速机车牵引电机用新型200级有机硅绝缘漆(以瑞士Isola公司的“VPIRESIN3551”为代表);
德国Wacker公司的H62A/B无溶剂有机硅浸渍漆;
法国阿尔斯通的16633浸渍漆;
1975年由美国道康宁公司研制出的改进型双组份无溶剂有机硅浸渍漆QR-4-3157;
俄罗斯的系列有机硅树脂中KO-08。
有机硅有溶剂体系的绝缘漆与无溶剂体系的绝缘漆的固化机理以及应用工艺有着很大的差别:
其主要差别如下:
表1-1有溶剂有机硅绝缘漆与无溶剂有机硅绝缘漆的比较
有机硅体系
差异
有溶剂体系
无溶剂体系
1
以甲苯或二甲苯为溶剂,污染环境
不以任何有机溶剂为介质,绿色环保
缩合反应,固化时有低分子物如水脱出,影响电气性能
加成反应,固化时无低分子物脱出,不影响电气性能
不适合于真空压力浸渍绝缘处理,得不到无气隙整体体系
适合于真空压力浸渍绝缘处理,可得到无气隙整体体系
具体的反应机理示意图如下:
(1)有溶剂有机硅体系
(2)无溶剂有机硅体系
而在新一代的耐热绝缘材料方面,国内差距较大。
目前国内还没有科研工作者在C级无溶剂有机硅浸渍漆的研究开发方面取得显著进展,事实上国内在有机硅绝缘材料方面也进行了不少的研究,从60~70年代有机硅在绝缘行业的应用技术传入我国,产生了有溶剂有机硅浸渍漆,具有代表性的研究机构有武大有机硅研究中心、晨光化工研究院、上海合成树脂厂等,生产单位也有不少,不少品种都已经工业化并投入应用,其中主要有国产的W31-4、化工部晨光化工研究院开发的GTS-101、1053有机硅漆和金陵涂料有限公司的WBA型有机硅树脂的综合性能较好。
在有机硅树脂合成方面国内有“西有晨光化工研究院,东有常州市嘉诺有机硅有限公司”之说,但由于技术原因以及有溶剂体系不适用于VPI浸漆,因此使用受到限制。
目前,在国内还基本上停留在有溶剂体系以及用环氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯等树脂改性有机硅方面的研究,C级无溶剂有机硅浸渍漆的研发国内尚属空白。
与此同时,在国内对无溶剂有机硅绝缘漆的需求量随着国内发展高速机车、航空航天器等的发展不断扩大。
长期以来依赖进口的局面将直接导致该领域产品毫无国际竞争力,同时制约国内电机行业特别是高端领域所用电机的发展。
从目前市场了解的C级无溶剂有机硅浸渍漆的进展来看,虽然株洲南车电机股份有限公司生产的DJ4使用的大功率交流变频牵引电机与和西门子公司合作生产的200KM动车组的牵引电机都是使用的C级无溶剂有机硅浸渍漆及其结构,也明确提出了国产化的研究,但是由于属于高速铁路引进、消化吸收、再创新项目,在2007年株洲南车电机的配套电机的交车计划是到121台,包含前期已经提供的40台,总计是121×
我们还必须经过铁道部装备部和西门子公司的技术认可,才有可能在核心设备上得到应用。
1.5设计任务
从2004年开始C级无溶剂有机硅浸渍漆产品的研发工作。
目前已成功研发了TJ1173C级无溶剂有机硅浸渍漆,经检测产品质量已达到国外同类产品水平,完全能满足高速牵引电机。
VPI工艺需求,达到无气隙绝缘。
为加快该项目的进程,将科研成果产业化,依据公司的年产200吨C级无溶剂有机硅浸渍漆的开发及产业化可行性研究报告,拟新增一套年产200吨C级无溶剂有机硅浸渍漆生产装量,扩大生产能力,完善测试设备,保证产品质量和满足市场对C级绝缘材料的需求。
具体任务如下:
(1)扩建有机硅树脂车间,建筑面积852平方米,包括工艺、土建、公用、消防、职业卫生环保等设计任务。
(2)新建有机硅车间给排水系统,冷却系统。
包括有机硅生产线低温冷冻循环系统、纯水制水系统、导热油常温冷却系统、真空系统、电气控制系统、动力控制系统、循环水系统、废水处理系统设计任务。
(3)扩建有机硅树脂反应釜安装平台、冷却真空系统操作室、污水处理室、纯水制水室、配电室及公用配套工程设计。
1.6项目概况
目前公司已成功开发出C级无溶剂有机硅浸渍漆,由于原浸渍漆生产厂房,设备满足不了无溶剂有机硅浸渍漆生产特殊要求,迫切需要进行扩建,尽快将其产业化,达到年产200吨生产规模,抢占市场先机,为我国电力机车牵引电机的发展及耐电晕特种电机发展作出贡献。
调整公司现有产品结构,提高营运能力,为适应国内外市场的需要,对现有生产装置进行技术改造,提高工艺装备水平,完善检测条件,以建成具有一定生产能力的科学管理的企业。
第三章市场分析及拟建规模
3.1项目的市场前景分析预测
无溶剂浸渍漆广泛用于高压电机、高速牵引电机、航天器发动机等高端领域电机用线圈的VPI绝缘处理,而有机硅材料则具有耐高温、耐电晕的优点,更适合于上述领域的绝缘处理。
随着我国高速铁路、地铁、轻轨、磁悬浮技术的不断发展,具有更高更优异性能的绝缘材料获得广泛应用,所以无溶剂有机硅浸渍漆的市场前景将被看好,销售潜力巨大。
下面列举近几年来世界几个主要有机硅公司的年销售额。
表3-1为2001~2003年世界有机硅主要生产商的销售额。
表3-12000~2003年世界有机硅主要生产商的销售额
序号
公司
销售额/亿美元
2000年
2001年
2002
2003年
DowCorning
27.5
24.4(-11)
26.1(7.0)
28.7(10.0)
GE
14
17.5(25)
信越化学
10.9
10.17(-6.7)
11.02(8.4)
11.98(8.7)
4
Wacker
9.0
9.89
(2)
9.92(0.3)
9.94(0.2)
5
Rhodia
4.0
4.06
6
Degussa
7~9
4.21
4.09(-4)
7
Comption
4.8
4.32(-11)
8
合计
77~79
48.78
69.31
72.21
注:
(1)括号内数据为比上年增减率,%;
(2)统计时间为上年的4至下年的3月31日。
在国内有机硅的使用量也是逐年增加,1996年全国有机硅单体总产量不足1kt,远远满足不了国内日益增长的需求,只有靠大量进口。
据海关统计,1996年我国初级聚硅氧烷进口量累计达18416t,比1995年增加22%,是国内产量的4倍多。
1997年1~6月我国初级聚硅氧烷进口量累计13268t,比1996年同期增长了56%。
预计全年进口量可突破20000t。
1999年是我国有机硅工业飞速发展的一年,其单体产量比1998年增长了50%;
也是我国有机硅市场迅速扩大的一年,大陆的聚硅氧烷的进口量比1998年增加了40%,达43435t,换句话说,1999年我国大陆有机硅的消费量已超过60kt/a,增长率超过了40%,而同年台湾省的硅氧烷进口量仅增长4%,为23970t/a,2000年1~6月聚硅氧烷的进口量为24158t,比1999年同期增加了24%,由此可见,我国的有机硅市场继续保持强劲的增长势头,如表3-2。
表3-2近5年来我国初级形态聚硅氧烷的进出口情况
时间/年
进口量/t
出口量/t
净出口量/t
2005
154772(7.6)
27045(29.8)
127677(3.9)
2004
143762(41.3)
20838(94.1)
122924(35.1)
2003
101710(24.4)
10737(22.0)
90973(24.7)
81732(30.5)
8801(62.0)
72931(27.6)
2001
62610
5432
57178
括号内数据为增长率,%
目前,在国外电机上所用的无溶剂浸渍漆主要有环氧无溶剂浸渍漆、聚酯亚胺无溶剂浸渍漆和无溶剂有机硅浸渍漆。
生产厂家主要在日本、欧洲和美国。
现在仅德国Wacker公司就在中国每年销售有机硅树脂700~800吨,主要应用领域在耐高温涂料、电子绝缘材料、云母带和云母板用胶粘剂、绝缘浸渍漆等几方面。
在欧洲铁路牵引电机主要以有机硅浸渍漆为主,在中国由于无溶剂有机硅浸渍漆(有机硅树脂)的合成技术没有取得突破,有机硅浸渍漆以有溶剂为主。
有溶剂有机硅漆因其干燥时间长、不适用于真空压力浸渍处理而没被铁路牵引电机行业使用,同时它也不适用于VPI浸漆工艺。
国内铁路牵引电机现在采用的是改性二苯醚系列无溶剂浸渍漆,全年各铁路新造和维修电机共用改性二苯醚无溶剂浸渍漆约300吨左右。
电机所用云母带、云母板也是用改性二苯醚浸渍漆作胶粘剂与之配套。
随着交流传动机车的引进消化和国产化的推进,改性二苯醚无溶剂浸渍漆将被淘汰,无溶剂有机硅浸渍漆将得到推广使用,牵引电机用云母带胶粘剂也随之改为有机硅树脂胶粘剂。
目前率先使用无溶剂有机硅浸渍漆的铁路牵引电机厂有株洲南车电机公司和山西永济电机厂,两家年总用漆量将达100吨左右,上海南洋电机公司每年10吨左右,另外在发电机行业有上海电机厂引进使用了无溶剂有机硅浸渍漆,云南赛格迈变压器有限公司要求使用无溶剂有机硅漆和胶。
现在H级缠绕式干变要求阻燃、防潮,同时要求缠绕式干变用浸渍漆具有阻燃、防潮、韧性和附着性好。
目前国内使用的环氧聚酯无溶剂浸渍漆很难满足要求,现在云南赛格迈变压器有限公司在干变上开始使用有机硅树脂,应用效果良好,在变压器行业赢得好的声誉,因此有机硅漆和胶在H级缠绕式干变行业有很好的推广应用前景。
现在H级缠绕式干变每年用H级无溶剂浸渍漆约150吨左右。
有机硅树脂还在防火云母带上普遍使用,每年用于防火云母带的有机硅树脂约有60吨左右,此外,有机硅树脂在耐高温涂料、道路防水涂料、电子线路板的保护涂层上广泛使用。
现在国内还没有厂家能规模化生产无溶剂有机硅浸渍漆,国内用户全从国外进口,从国外进口无溶剂有机硅浸渍漆价格昂贵,订货时间长,难以及时地满足生产要求,纷纷寻求国产化。
因此,无溶剂有机硅浸渍漆在国内具有很好的推广应用前景。
3.2目前已经进行市场调研的项目
目前已经进行市场调研的项目主要内容包括:
①国内生产有机硅树脂的原材料及各种单体的生产使用情况,②国内主要生产有机硅树脂的生产单位和使用单位情况;
③国内生产有机硅绝缘漆及其应用的单位情况;
④国外主要的无溶剂有机硅浸渍漆生产企业的产品以及其在国内使用的情况,重点了解了南车电机使用无溶剂有机硅浸渍漆的情况,以及进口ISONA公司3551硅漆和德国Wacker公司的H62A/B双组分无溶剂有机硅浸渍漆的价格和工艺参数及性能指标等应用情况;
⑤国内研究及开发此类无溶剂有机硅浸渍漆的现状;
⑥详细调查国内目前有机硅树脂的生产设备及使用情况;
⑦我公司目前对该产品进行的小试、中试及其性能检测、线棒实验的研究情况,并收集了ISONA公司的产品3551漆样和德国Wacker公司H62A/B漆样的性能,数据如表3-3。
表3-3国外与我公司无溶剂有机硅浸渍漆的主要性能指标
检验项目
单位
结果
ISOLA样品
3551
Wacker样品
H62A/B
时代绝缘TJ1753
外观
无色,透明粘稠液体
粘稠液体,yellowish,cloudy
无色,半透明粘稠液体
粘度
(23±
2℃,旋转粘度计)
mpa·
s
1200
1250
648
胶凝时间
(试管法)
Min
3.0(180℃)
24(200℃)
12.8(180±
2℃)
挂漆量
(螺线管法,160℃1h+180℃4h)
%
2.7
2.85
固化条件
200℃8h
200℃20h
200℃12h或220℃8h
固化挥发份
(100℃2h+130℃1h+180℃4h)
0.9
<
2
2.6
铜片浸漆试验
(160℃1h+180℃4h)
无铜蚀
电气强度(常态)
MV/m
24.3
27
22.7
9
体积电阻率(常态)
Ω·
m
6.2×
1013
2×
1015
3.1×
1014
介质损耗(%)
常态%
0.5
0.6
0.25
155℃
1.0
0.29
180℃
1.8
220℃
3.2
11
贮存稳定性
(60±
2℃,增长倍数)
倍
>
20天不凝胶
室温下9个月
粘度增长0.02倍
(注:
第一、第二列数据为自己实验室检测数据;
第三列我公司产品TJ1753试验数据)
国内企业最早开始于20世纪60年代开始从事有机硅的研究和生产,相对来说起步较晚,而且到目前主要是集中在有机硅有溶剂漆等产品的研究和生产上。
主要科研和生产厂家包括武汉大学有机硅材料、晨光化工研究院、上海合成树脂厂、佛山有机硅材料厂、无锡晟大科技、浙江海门宇华合成树脂厂等。
其中晨光院已经成功生产出双组份无溶剂有机硅浸渍漆,商品名号
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 溶剂 有机硅 浸渍 产业化 技术 文件